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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Aus der Druckschrift
DE 102 60 383 B4 ist eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem Leuchtmittel bekannt, wobei das Leuchtmittel als LED ausgestaltet sein kann und einen Abstrahlbereich mit emittierbarem Licht aufweist. Das emittierbare Licht kann dabei zum einen an einer Hauptlichtaustrittsöffnung und zum anderen an einer Seitenlichtaustrittsöffnung austreten. Dabei wird das emittierbare Licht der LED unreflektiert auf die Hauptlichtaustrittsöffnung über einen Zylinder gelenkt. Der Zylinder weist eine Öffnung auf, welche als Seitenlichtaustrittsöffnung dient. Hier kann ein Teil des emittierbaren Lichtes der LED austreten. Als nachteilig hat sich allerdings herausgestellt, dass der Abstrahlbereich der LED direkt auf die Hauptlichtaustrittsöffnung abgestrahlt wird, wodurch ein hoher Lichtwert erzeugt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinheit bereitzustellen, wobei die Beleuchtungseinheit einfach und zuverlässig aufgebaut ist, insbesondere, dass der Lichtwert des direkt abgestrahlten Lichtes der LED regulierbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Beleuchtungseinheit mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen, insbesondere mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils für sich oder in Kombination erfindungswesentlich sein. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln oder in Kombination erfindungswesentlich sein.
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Die Erfindung offenbart eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer LED und einer Hauptlichtaustrittsöffnung, wobei die LED einen Abstrahlbereich mit emittierbarem Licht aufweist, das über einen Reflektor auf die Lichtaustrittsöffnung umlenkbar ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zwischen dem Reflektor und der LED ein Abblendelement mit einer Öffnung angeordnet ist, wobei durch die Öffnung das emittierbare Licht dringen kann. Das Abblendelement grenzt dabei den Abstrahlbereich ein. Zum einen kann das emittierte Licht der LED derart durch das Abblendelement eingegrenzt werden, dass nur ein bestimmter Teil des Abstrahlbereiches der LED auf den Reflektor abgestrahlt wird. Zum anderen kann das direkt abgestrahlte Licht der LED durch das Abblendelement derart eingegrenzt werden, dass nur über den Reflektor reflektiertes Licht durch die Hauptaustrittsöffnung projiziert wird. Eine direkte Lichtabstrahlung der LED auf die Hauptlichtaustrittsöffnung kann damit ausgeschlossen werden, wodurch wirkungsvoll Falschlicht oder auch eine Blendung vermieden wird. Dadurch bedingt kann durch das Abblendelement eine direkte Sichtbarkeit der LED durch die Hauptlichtaustrittsöffnung vermieden werden. Damit können ebenfalls neue Designs von Beleuchtungseinheiten für ein Kraftfahrzeug geschaffen werden, was zu einer Harmonisierung des Erscheinungsbildes bei Reflektionsscheinwerfern in einem Kraftfahrzeug mit unterschiedlichen Oberflächen sowie Farbgestaltungen führen kann. Zudem ist die Nutzung von Standard-LED-Typen möglich, wodurch sich die Herstellungskosten der Beleuchtungseinheit reduzieren lassen. Darüber hinaus bietet das Abblendelement einen Schutz von Bauelementen in der Beleuchtungseinheit, da das emittierbare Licht der LED durch das Abblendelement nur direkt auf den Reflektor gelenkt werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass die Öffnung kreisförmig, rechteckförmig oder in einer Freiformkontur ausgeführt ist. Damit lässt sich der Abstrahlbereich der LED derart anpassen, dass dieser der Geometrie des Reflektors genügt. Dabei können verschiedene Querschnitte der Öffnung zum Einsatz kommen, wobei eine sehr kleine Öffnung den Abstrahlbereich der LED punktförmig ausbildet. Je größer der Querschnitt der Öffnung gewählt wird, desto höher ist die Lichtintensität, mit der der Reflektor bestrahlt wird. Dementsprechend ist es vorstellbar, dass das Abblendelement mehrere Öffnungen aufweist, wodurch der Abstrahlbereich der LED in verschiedene Bereiche aufgeteilt wird. Damit können unterschiedliche Bereiche der Reflektorflächen gezielt mit dem emittierbaren Licht der LED bestrahlt werden. Dementsprechend ist es denkbar, dass mehrere LEDs zum Einsatz kommen, wobei jeder LED oder auch eine Mehrzahl von LEDs einer Öffnung zugeordnet wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein Montagekörper vorgesehen ist, an dem die LED angeordnet ist. Der Montagekörper kann dabei eine Fläche aufweisen, an dem die LED angeordnet ist. Die LED kann dabei als LED-Modul ausgebildet sein, wobei das LED-Modul einen Träger aufweisen kann, der unter anderem die energetischen Versorgungsleitungen aufweist. Die Beleuchtungseinheit weist Hauptelemente auf, wie z. B. den Reflektor, den Montagekörper, die LED, das Abblendelement und ein Umgebungsbauteil. Die LED kann dabei über ein Klebeverfahren an dem Montagekörper angebracht sein. Das Umgebungsbauteil schützt dabei das LED-Modul und den Montagekörper vor ungewollten Kraftweinwirkungen. Zudem wird für den Betrachter der Beleuchtungseinheit der Montagekörper, das Abblendelement und das LED-Modul durch das Umgebungsbauteil verdeckt. Der Betrachter der Beleuchtungseinheit wird dementsprechend nur den Reflektor, das Abblendelement mit seiner Öffnung und das Umgebungsbauteil betrachten können. Eine direkte Sicht durch die Hauptlichtaustrittsöffnung auf die LED kann durch das Abblendelement vermieden werden. Insofern kann eine direkte Lichteinwirkung durch die LED in das Auge des Betrachters der Beleuchtungseinheit, egal aus welchem Winkel der Betrachter die Beleuchtungseinheit wahrnimmt, vermieden werden.
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Es ist vorteilhaft, dass der Montagekörper als Kühlkörper ausgebildet ist. Das Betreiben von LEDs bzw. LED-Modulen verursacht eine Wärmeentwicklung, die weit über 1000 betragen kann. Um die LED, bzw. das LED-Modul vor einer Zerstörung durch Hitze zu schützen, kann die LED bzw. das LED-Modul auf den Kühlkörper über ein Kleb-, Schweiß- oder Schraubverfahren angebracht sein. Bei einem Klebverfahren des LED-Moduls kann dabei ein wärmeleitender Kleber zum Einsatz kommen. Der Träger, auf dem die LED angeordnet sein kann, kann aus einem wärmeleitenden Material hergestellt sein. Dadurch wird ein ausreichender Wärmeübergang von der LED über den Träger auf den Kühlkörper gewährleistet. Vorteilhaft ist es dabei, dass der Montagekörper wenigstens eine Kühlrippe aufweist. Dadurch kann wirkungsvoll die entstehende Wärme, verursacht durch den Betrieb der LED, an die Umgebung abgeführt werden.
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Es ist vorteilhaft, dass das Abblendelement mindestens einen ersten Abblendbereich und einen zweiten Abblendbereich aufweist, wobei der erste Abblendbereich von dem zweiten Abblendbereich versetzt angeordnet ist. Der erste Abblendbereich kann dabei Halteelemente aufweisen, durch die das Abblendelement an dem Montagekörper form- und/oder kraftschlüssig angeordnet werden kann. Vorteilhafterweise können hier Rasthaken zum Einsatz kommen, so dass das Abblendelement reversibel an den Montagekörper angeordnet werden kann. Auch ist es denkbar, dass der erste Abblendbereich des Abblendelementes über ein Klebverfahren an den Montagekörper angeordnet wird. Der erste Abblendbereich und der zweite Abblendbereich können dabei einstückig als Abblendelement ausgebildet sein. So kann das Abblendelement hut- bzw. tellerförmig ausgebildet sein. Durch den Versatz des zweiten Abblendbereiches von dem ersten Abblendbereich kann eine größere Distanz zu der LED geschaffen werden. Dies bietet den Vorteil, dass der zweite Abblendbereich vor der Hitzeentwicklung der LED geschützt wird. Der zweite Abblendbereich weist dabei vorteilhafterweise die Öffnung auf, durch die das emittierbare Licht der LED durchdringen kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Abblendelement eine Oberfläche aufweist, wobei die Oberfläche des Abblendelementes gewellt und/oder geriffelt ausgeführt ist. Eine gewellte oder geriffelte Ausführung des Abblendelementes ermöglicht eine Streuung des Lichtes. Dadurch wird eine direkte Reflektion des Lichtes über die Oberfläche des Abblendelementes durch die Hauptlichtaustrittsöffnung vermieden. Die Oberfläche kann auch kissenförmig ausgestaltet sein, um eine Streuung des auf die Oberfläche des Abblendelementes fallenden Lichtes zu ermöglichen. Auch ist es denkbar, dass die Oberfläche des Abblendelementes aufgeraut oder gekörnt ausgebildet ist. Auch hier wird der Effekt der Streuung wirkungsvoll erreicht.
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Es ist vorteilhaft, dass die Oberfläche des Abblendelementes eine glänzende Oberfläche aufweist. Eine glänzende Oberfläche kann dabei das Licht, welches vom Reflektor auf die Oberfläche reflektiert wird, gewollt und definiert durch die Hauptlichtaustrittsöffnung reflektiert werden. Es kann dadurch eine gewollte definierte Streuung des austretenden Lichtes durch die Hauptlichtaustrittsöffnung erzielt werden, wodurch geforderte vorgegebene Blendwerte eines Gesetzgebers eingehalten werden können. Dabei kann die Oberfläche metallisch ausgeführt sein, was wiederum den Vorteil einer besseren Wärmeableitung der auftretenden Wärme durch die LED mit sich bringt. Allerdings können auch glänzende Oberflächen über einen glänzenden Kunststoffüberzug erreicht werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Abblendelement aus Metall oder Kunststoff ausgeführt ist. Eine Ausführung aus Metall des Abblendelementes erhöht die Stabilität der gesamten Beleuchtungseinheit. Zudem kann die auftretende Wärme innerhalb der Beleuchtungseinheit besser abgeführt werden. Da die Beleuchtungseinheit insgesamt aus Kunststoff ausgeführt sein kann, bietet der Einsatz eines Kunststoffes für das Abblendelement den Vorteil, dass in einem Spritzgussverfahren das Abblendelement mit den angrenzenden Bauelementen hergestellt werden kann. Dementsprechend ist eine monolithische Ausführung des Abblendelementes mit den umgebenden Bauelementen der Beleuchtungseinheit denkbar.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Abblendelement eine Unterseite aufweist, welche in einer bestimmten Farbe, insbesondere in der Farbe Weiß, ausgeführt ist. Die weiße Farbe bietet den technischen Vorteil, dass die Absorption der Wärmestrahlung der LED wesentlich geringer ausfällt, als wenn das Abblendelement eine schwarze Unterseite aufweisen würde. Ebenfalls ist es denkbar, dass die Unterseite in einer anderen Farbe, z. B. rot ausgeführt ist, wobei die Bestrahlung der Unterseite des Abblendelementes durch das emittierbare Licht der LED die Öffnung des Abblendelementes bei Betrieb der Beleuchtungseinheit in einem Rot-Ton darstellt. Der Rot-Ton kann dabei als Signalfarbe durch den Betrachter aufgenommen werden, so dass dieser im Falle von Arbeiten an der Beleuchtungseinheit während des Betriebes der LED darauf aufmerksam gemacht wird, dass in diesem Bereich der Beleuchtungseinheit mit einer erhöhten Temperatur gerechnet werden muss.
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Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
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1 einen schematischen Schnitt durch eine Beleuchtungseinheit und
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2 eine schematische Ansicht einer Beleuchtungseinheit.
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In 1 ist schematisch ein Schnitt durch eine Beleuchtungseinheit 1 dargestellt. Eine LED 10 strahlt dabei sichtbares Licht 38 im Wesentlichen orthogonal auf einen Reflektor 12. Das emittierte Licht 38 wird dabei von dem Reflektor 12 umgelenkt und durch eine Hauptlichtaustrittsöffnung 11 abgestrahlt. Der Abstrahlbereich der LED 10 wird dabei durch ein Abblendelement 18 eingegrenzt, wodurch eine im Wesentlichen orthogonale Abstrahlung 38 erreicht wird. Das Abblendelement 18 weist hierfür eine Öffnung 14 auf, durch die das emittierte Licht der LED 10 hindurch treten kann. Diese Öffnung 14 kann variabel in ihrer Größe ausgestaltet sein. Das Abblendelement 18 weist dabei einen ersten Bereich 34 und einen zweiten Bereich 36 auf. Der erste Bereich 34 ist vom zweiten Bereich 36 in der Höhe versetzt angeordnet. Der zweite Bereich 36 des Abblendelementes 18 erfährt dadurch eine größere Distanz zu der LED 10. Damit kann eine Verformung des Abblendelementes 18, insbesondere wenn es aus Kunststoff ausgeführt ist, durch die Hitzeentwicklung der LED 10 wirkungsvoll vermieden werden. Der erste Bereich 34 kann dabei Halteelemente aufweisen, mit denen das Abblendelement 18 an einen Montageträger 22 angeordnet werden kann. Auch ein Kleb- oder Schweißverfahren kann dabei zur Anwendung kommen, um das Abblendelement 18 an den Montageträger 22 anzuordnen. Die LED 10 ist dabei auf einem Modul 38 angeordnet, in dem die Leiterbahnen zur energetischen Versorgung der LED 10 angeordnet sein können. Das Modul 38 kann dabei aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sein. Damit ist die Weitergabe der Wärmeentwicklung der LED 10 durch das Modul 38 an den Montageträger 22 möglich, besonders vorteilhaft ist es deshalb, wenn der Montageträger als Kühlkörper ausgebildet ist. Dabei kann der Montageträger 22 Kühlrippen 24 aufweisen, um die Wärme an die Umgebungsluft abzuführen. Zum Schutz des Abblendelementes des LED-Moduls 38 der LED 10 und des Montageträgers 22 ist ein Umgebungsbauteil 32 um diese Bauelemente angeordnet. Das Umgebungsbauteil 32 reicht dabei bis zur Öffnung 14, sodass ein Betrachter, der in die Hauptlichtaustrittsöffnung 11 schaut, im Wesentlichen nur das Umgebungsbauteil 32, das Abblendelement 18 und den Reflektor 12 wahrnimmt. Die Oberfläche 26 des Abblendelementes 18 kann dabei glänzend oder matt ausgeführt sein. Eine matte Ausführung der Oberfläche 26 ermöglicht eine Streuung des auf die Oberfläche 26 fallenden reflektierten Lichtes durch den Reflektor 12. Die Unterseite 28 kann in der Farbe Weiß ausgeführt sein, sodass das Abblendelement 18 eine geringere Wärmeabsorption als in der Ausführung der Farbe Schwarz erfährt.
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In 2 ist schematisch eine Beleuchtungseinheit 1 dargestellt. Eine LED 10 kann dabei emittierbares Licht 38 durch eine Öffnung 14 eines Abblendelementes 18 abstrahlen. Die Öffnung 14 des Abblendelementes 18 weist dabei eine Freiformkontur auf. Hier können verschiedene Konturen zur Anwendung kommen, wie z. B. die Ausbildung der Öffnung 14 kreisförmig, dreieckig, rechteckig oder auch sternförmig. Durch die Öffnung 14 des Abblendelementes 18 ist lediglich das LED-Modul 38 zu erkennen. Die LED 10 wird dabei, egal unter welchem Blickwinkel der Betrachter in die Beleuchtungseinheit schaut, nicht sichtbar. Das Abblendelement 18 weist dabei eine Oberfläche 26 auf, welche metallisch ausgeführt sein kann. Dadurch können gezielt Reflektionen durch die Hauptlichtaustrittsöffnung 11 hindurch treten. Allerdings kann auch vorgesehen sein, dass die Oberfläche 26 matt ausgeführt ist, um eine Streuung des emittierten Lichtes der LED 10 zu erreichen. Die Oberfläche 26 kann auch gewellt oder geriffelt ausgeführt sein, wodurch ebenfalls eine Streuung des Lichtes erreicht werden kann. Ein weiteres Bauelement 30, dessen Oberfläche gewellt ausgeführt ist, dient zur weiteren Streuung des emittierten Lichtes der LED 10. Ein Umgebungsbauteil 32 verdeckt dabei einen Teil des Abblendelementes 18 und des LED-Moduls 10, sodass durch die Hauptlichtaustrittsöffnung 11 nur das weitere Bauelement 30, der Reflektor 12, das Abblendelement 18 mit seiner Öffnung 14 und das Umgebungsbauteil 32 sichtbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beleuchtungseinheit
- 10
- LED
- 11
- Hauptlichtaustrittsöffnung
- 12
- Reflektor
- 14
- Öffnung
- 18
- Abblendelement
- 22
- Montageträger, Kühlkörper
- 24
- Kühlrippen
- 26
- Oberfläche
- 28
- Unterseite
- 30
- Bauteil
- 32
- Umgebungsbauteil
- 34
- erster Bereich
- 36
- zweiter Bereich
- 38
- emittiertes Licht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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